DE2157069A1 - STEAM GENERATOR - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Dampferzeuger, insbesondere für Kernreaktoren mit einem das Primärmedium führenden Wärmeaustauscher, der von unten nach oben vom Sekundärmedium durchströmt ist und über den Wärmeaustauschern angeordneten Abscheidern.The invention relates to a steam generator, in particular for Nuclear reactors with a heat exchanger carrying the primary medium through which the secondary medium flows from bottom to top is and arranged above the heat exchangers separators.
Dampferzeuger der einleitend genannten Art sind beispielsweise aus dem Buch "Betrieb von Kernkraftwerken" von Weckesser, Kiemig-Taschenbuch, Band 37, Verlag Kiemig München 1969, Seiten 18-20 bekannt. Bei diesen Dampferzeugern erfolgt die Zuführung des Speieewassers und damit die Durchmischung mit dem Umlaufwasser in einem Bereich unterhalb der Abscheider. Dieses System bringt wegen des im Umlaufwasser enthaltenen Dampfanteiles (Carry under) verschiedene Nachteile bezüglich der Regelung des Wasserstandes und der Stabilität des Verdampfungssystems mit sich. Der Dampfanteil im Umlaufwasser führt zur Blasenbildung. Die Blasen- und Schaumbildung bringt eine undefinierbare Erhöhung des Wasserstandes im Dampferzeuger mit sich und führt zu Schwierigkeiten bei der Regelung des Wasserstandes. Damit wird die Abscheidewirkung der Abscheider beeinflußt, woraus eine Erhöhung der Feuchtigkeit im Dampf resultiert. Außerdem können durch die Blasenbildung Schwingungen im Umlauf des Dampferzeugers angeregt und damit instabile Betriebszustände erhalten werden. Wegen des Dampfanteiles im Umlaufwasser (das Dampfvolumen verhält sich zum Wasservolumen ungefähr wie 30 : 1) wird das gesamte Rüekflußvolumen vergrößert. Damit wird auch die Geschwindigkeit in den Anströmquerschnitten des Umlaufsysternes im Dampferzeuger vergrößert, wodurch die Schaumbildung verstärkt und der Wasserstand wiederum in unkontrollierbarer Weise weiter erhöht wird.Steam generators of the type mentioned in the introduction are, for example, from the book "Operation of nuclear power plants" by Weckesser, Kiemig-Taschenbuch, Volume 37, Verlag Kiemig Munich 1969, pages 18-20 known. With these steam generators, the Speieewater and thus the mixing with the circulating water in an area below the separator. This system brings because of the steam content in the circulating water (carry under) various disadvantages with regard to the regulation of the water level and the stability of the evaporation system. The proportion of steam in the circulating water leads to the formation of bubbles. The formation of bubbles and foam causes an indefinable increase in the water level in the steam generator and leads to difficulties in regulating the water level. This is the separation effect the separator influences, which results in an increase in the moisture in the steam. In addition, the Bubble formation Vibrations in the circulation of the steam generator are excited and thus unstable operating conditions are maintained. Because of the The proportion of steam in the circulating water (the steam volume is related to the water volume approximately like 30: 1) becomes the total return volume enlarged. This also increases the speed in the flow cross-sections of the circulation system in the steam generator enlarged, which intensifies the foam formation and the water level is in turn increased further in an uncontrollable manner.
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Es besteht die Aufgabe, Dampfanteile im Umlaufwasser weitgehend zu vermeiden.The task is to largely remove steam in the circulating water to avoid.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens ein Teil des Sekundarmediums im Bereich der Abscheider und wenigstens im Abscheiderquerschnitt weitgehend gleichmäßig eingespeist ist.According to the invention this object is achieved in that at least part of the secondary medium in the area of the separator and is fed in largely uniformly at least in the separator cross-section.
Mit der Zuführung des Sekundärmediums bzw. Speisewassers im Abscheidebereich wird das von den Abscheidern geführte und mit Dampf vermischte Umlaufwasser soweit abgekühlt, daß der mitgeführte Dampfanteil kondensiert. Eine Blasen- bzw. Schaumbildung tritt daher nicht auf, womit eine wesentlich bessere Wasserstandsregelung des Dampferzeugers sowie ein günstiges Stabilitätsverhalten erzielt werden.With the supply of the secondary medium or feed water in the separation area, the water carried by the separators and with Steam mixed circulating water cooled so far that the entrained Part of the steam condenses. There is therefore no formation of bubbles or foam, which results in a much better water level control of the steam generator and a favorable stability behavior can be achieved.
Um eine möglichst gleichmäßige Verteilung des zugeführten Sekundärmediums im Abscheiderbereich zu erreichen, kann das Sekundärmedium im Abscheidebereich über einen Verteilerboden eingespeist sein oder es können zur Einspeisung des Se kund arme diums im Abscheiderbereich mit mehreren Ausflußöffnungen versehene Rohrleitungen vorgesehen sein, wobei die Rohrleitungen sternförmig zum Mittelpunkt des Dampferzeugers verlaufen können.To ensure that the secondary medium supplied is distributed as evenly as possible To achieve this in the separator area, the secondary medium can be fed into the separator area via a distributor base or it can be used to feed the secondary poor medium in the separator area Pipes provided with a plurality of outflow openings may be provided, the pipes being star-shaped can run to the center of the steam generator.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielhaft anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert. In den Figuren sind verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einspeisung dargestellt, gleiche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The device according to the invention is exemplified below explained in more detail with reference to FIGS. Various exemplary embodiments of the feed according to the invention are shown in the figures shown, the same components are provided with the same reference numerals in the figures.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger. In einem Behältermantel 1 ist in an sich bekannter Bauart ein U-Rohr-Wärmeaustauscher 2-mit Primärmittelzufluß 3 und Primärmittelabfluß 4 angeordnet. Oberhalb des U-Rohr-Bündels 2 befindet sich ein Abscheider 5. Der erzeugte Dampf strömt über die Frischdampf-Austrittsleitung 6 im Dampfdom 7 ab. Das kalte Sekundärmedium wird über einen Stutzen 8 eingespeist und fließtFig. 1 shows a longitudinal section through a steam generator. In a container jacket 1 is a U-tube heat exchanger 2 with a primary medium inflow 3 and primary medium outflow in a known type 4 arranged. A separator 5 is located above the U-tube bundle 2. The steam generated flows over the live steam outlet line 6 in the steam dome 7. The cold one Secondary medium is fed in via a nozzle 8 and flows
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in an sich bekannter Weise aus einer RingifcS hre 9» die eich unterhalt des Wasserspiegels 10 "befindet, in den Ringspalt 11 zwischen dem Führungsmantel 12 und dem Behältermantel 1. Der Führungsmantel 12 umgibt das TJ-Rohr-Bündel 2 und dient als Träger für den Abscheider 5. Das im Ringspalt 11 nach unten strömende Sekundärmedium tritt unmittelbar über dem Rohrboden 13 durch öffnungen 14 in das U-Rohr-Bündel 2 ein. Im U-Rohr-Bündel 2 steigt das Sekundärmedium unter Dampfblasenbildung nach oben. Der erzeugte Frischdampf strömt über die Austrittsleitung 6 ab. Aus dem Abscheider 5 fließt das Umlaufwasser unter Beimengung von frisch zugeführtem Sekundärmedium aus der Ringleitung 9 in den Ringspalt 11 ab.in a manner known per se from a ring holder 9 »die eich enthalt of the water level 10 ″ is located in the annular gap 11 between the guide jacket 12 and the container jacket 1. The guide jacket 12 surrounds the TJ tube bundle 2 and serves as a carrier for the separator 5. The secondary medium flowing down in the annular gap 11 enters the U-tube bundle 2 directly above the tube sheet 13 through openings 14. This increases in U-tube bundle 2 Secondary medium upwards with formation of vapor bubbles. The generated Live steam flows off via the outlet line 6. From the separator 5 the circulating water flows with the addition of fresh secondary medium supplied from the ring line 9 into the annular gap 11 from.
Bei dem bisher beschriebenen, bekannten Dampferzeuger mit Naturumlauf besitzt das vom Abscheider 5 abströmende Umlaufwasser einen großen Dampfanteil. Die damit verbundenen Nachteile wurden bereits beschrieben. Zur Abkühlung des von den Abscheidern geführten und mit Curryunder vermischten Umlaufwassers sind in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mehrere Rohrleitungsstränge 15 vorgesehen, die von der Ringleitung 9 in den Bereich des Abscheiders 5 geführt und zwischen den einzelnen Elementen des Abscheiders verlegt sind. Die Rohrstränge 15 sind mit mehreren Austrittsöffnungen 15a versehen, über die das Speisewasser in möglichst gleichmäßiger Verteilung in den Bereich des Abscheiders einfließt. Damit ist eine ausreichende Durchmischung des Umlaufwassers mit dem Speisewasser im Bereich der Abscheider sichergestellt. Durch die gleichmäßige Kühlung des Umlaufwassers im Abscheidebereich wird der Dampfanteil kondensiert und eine Schaumbzw. Blasenbildung vernrie den.In the previously described, known steam generator with natural circulation the circulating water flowing off from the separator 5 has a large proportion of steam. The associated disadvantages were already described. In order to cool the circulating water that is fed by the separators and mixed with curryunder, the Exemplary embodiment according to FIG. 1, several pipeline strands 15 are provided, which run from the ring line 9 into the region of the separator 5 and laid between the individual elements of the separator. The pipe strings 15 are provided with several outlet openings 15a, through which the feed water is distributed as evenly as possible in the area of the separator flows in. This ensures sufficient mixing of the circulating water with the feed water in the area of the separator. Due to the even cooling of the circulating water in the separation area, the steam content is condensed and a foam or Reduce the formation of bubbles.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1. Der Abscheider 5 ist in der Figur nicht enthalten, um die Übersichtlichkeit zu wahren. Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß mehrere Rohrleitungsstränge 15 sternförmig von der Ringleitung 9 in den Bereich des Abscheiders 5 geführt sind. Über die Austrittsöffnungen 15a der Rohre 15 wird damit eine gleichmäßige EinspeisungFIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1. The separator 5 is not included in the figure in order to maintain clarity. 2 it can be seen that several Pipeline strings 15 are guided in a star shape from the ring line 9 into the area of the separator 5. Via the outlet openings 15a of the tubes 15 is thus a uniform feed
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des Sekundärmediums im Bereich des Abscheiders 5 erreicht und dementsprechend eine gleichmäßige Kühlung des Umlaufwassers erhalten. of the secondary medium reached in the area of the separator 5 and accordingly received a uniform cooling of the circulating water.
Bei der Beschreibung des Dampferzeugers nach Fig. 1 wurde davon ausgegangen, daß ein Teil des Sekundärmediums über die Ringleitung 9 direkt in den Ringspalt 11 eingespeist wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß diese Einspeisung in der bisher üblichen Weise nicht erforderlich ist, sondern daß das gesamte Sekundärmedium über die Rohrleitungen 15 zugeführt werden kann. In the description of the steam generator according to FIG. 1, it was assumed that part of the secondary medium is fed directly into the annular gap 11 via the ring line 9. It should be pointed out that this feed is not necessary in the manner customary up to now, but that the entire secondary medium can be fed in via the pipes 15.
fc Fig. 3 zeigt ein anderes Einspeisesystem. 'Die Rohrleitungen 15 sind nicht direkt in den Bereich des Abscheiders 5 geführt, sondern die Rohrleitungen 15 verlaufen beispielsweise ebenfalls sternförmig oberhalb des Abscheiders 5 und sind mit nach unten abstehenden Rohren 16 versehen, die zwischen die Abscheiderelemente hineinreichen. Das Sekundärmedium tritt aus den Rohröffnungen am Ende der Rohre 16 und aus eventuell zusätzlich angeordneten Austritts öffnungen 16a innerhalb des Abscheiders 5 aus. Damit enden bei diesem Ausführungsbeispiel die Speisestränge für das Sekundärmedium oberhalb des Austrittes 17 des Umlaufwassers aus den Elementen des Abscheiders 5. Die gleichmäßige Kühlung des Umlaufwassers wird hiervon nicht beeinträchtigt.fc Fig. 3 shows another feed system. 'The pipelines 15 are not led directly into the area of the separator 5, but the pipes 15 also run, for example, in a star shape above the separator 5 and are provided with downwardly projecting tubes 16 between the separator elements reach in. The secondary medium emerges from the pipe openings on End of the tubes 16 and from any additionally arranged outlet openings 16a within the separator 5. The feed lines for the secondary medium thus end in this exemplary embodiment above the outlet 17 of the circulating water from the elements of the separator 5. The uniform cooling of the circulating water is not affected by this.
P Beim Einspeisesystem nach Fig. 4 verlaufen die Rohrstränge 15 ebenfalls sternförmig zwischen den Elementen des Abscheiders 5 unterhalb der Austrittsebene 17 des Umlaufwassers aus dem Abscheider 5. Die Rohrleitungen 15 sind bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch nicht aus einer Ringleitung gespeist, sondern das Sekundärmedium wird ihnen über den Einspeisestutzen 18 zentral zugeführt. Mit dieser Ausführungsform erhält man den Vorteil, daß der Durchmesser des Behältermantels 1 verkleinert werden kann, was zu einer erheblichen Kostensparung führt.P In the feed system according to FIG. 4, the pipe strings 15 also run in a star shape between the elements of the separator 5 below the exit level 17 of the circulating water from the separator 5. The pipes 15 are in this embodiment however, they are not fed from a ring main, but rather the secondary medium is supplied to them centrally via the feed connection 18 fed. This embodiment has the advantage that the diameter of the container jacket 1 can be reduced, which leads to a considerable saving in costs.
In Fig. 5 ist für die Einspeisung des Sekundärmediums ein Verteilerboden 19 vorgesehen. Dieser Verteilerboden 19 tritt als Doppelboden anstelle der sonst üblichen Platte, auf die dieIn Fig. 5, a distributor base is used for feeding in the secondary medium 19 provided. This distributor base 19 occurs as a double base instead of the usual plate on which the
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Elemente des Abscheiders 5 montiert sind. Der Doppelboden in Sandwich-Konstruktion wird von den Zuflußrohren der Elemente des Abscheiders durchdrungen. Das Speisewasser wird über die Speiseleitung 20 in den Verteilerboden 19 geleitet und dort über Ausflußöffnungen nach oben zwischen den Zuflußrohren der Abscheider 5 gleichmäßig über den Abscheiderquerschnitt in den Bereich der Abscheider 5 abgegeben. Es vermischt sich, wie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen, mit dem aus den Elementen der Abscheider 5 austretenden Umlaufwasser. Da sich die Austrittsöffnungen für das Speisewasser in dem oberen Boden der Verteilerplatte 19 äußerst gleichmäßig verteilen lassen, erhält man mit dieser Ausführungsform eine besonders gleichmäßige Durchmischung des Umlaufwassers mit dem Speisewasser.Elements of the separator 5 are mounted. The double floor in sandwich construction is made up of the inflow pipes of the elements penetrated the separator. The feed water is passed through the feed line 20 into the distributor base 19 and there Via outflow openings upwards between the inflow pipes of the Separator 5 discharged evenly over the separator cross-section into the area of the separator 5. It mingles, like at the previous embodiments, with the one from the elements the separator 5 escaping circulating water. Since the outlets for the feed water to be distributed extremely evenly in the upper bottom of the distributor plate 19, is obtained with this embodiment, a particularly uniform mixing of the circulating water with the feed water.
Als Alternativmöglichkeit ist in der Fig. 5 eine Speiseleitung 20a angezeichnet, mit der die Zuführung des Speisewassers in den Verteilerboden 19 von oben durch die Elemente des Abscheiders erfolgt. Diese Speiseleitung 20a kann dabei dem Verteilerboden an einer beliebigen Stelle seines Querschnittes zugeführt sein.As an alternative, a feed line 20a is shown in FIG. 5 marked, with the supply of the feed water into the distributor base 19 from above through the elements of the separator he follows. This feed line 20a can be fed to the distributor base at any point in its cross section.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß mit dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger ein eindeutig regelbarer Wasserstand gefahren werden kann, da die Schaumbildung im Umlaufwasser vermieden ist. Die eventuell noch im Frischdampf enthaltene Menge an Hestfeuchte wird vermieden und die Belastbarkeit der Abscheider wird vergrößert. Damit läßt sich die Anzahl der nötigen Abscheiderelemente verringern, was eine erhebliche Kostenersparnis bedeutet. Außerdem läßt sich der Abströmquerschnitt für das Umlaufwasser verkleinern, weswegen sich der Durchmesser des Behältermantels des Dampferzeugers verringern läßt, womit eine zusätzliche Kostenersparnis gegeben ist. Hinzuweisen ist noch darauf, daß sich das Instabilitätsrisiko im Umlaufsystem des Sekundärmediums vermindert und daß bei dem erfindungsgemäßen Dampferzeuger eine größere Anhebung des Sekundärdruckes möglich ist, da das mit steigendem Sekundärdruck zunehmende Curryunder kondensiert.In summary, it should be noted that with the invention Steam generator a clearly controllable water level can be operated, since foam formation in the circulating water is avoided. The amount of residual moisture that may still be contained in the live steam is avoided and the capacity of the separators is increased. This allows the number of separator elements required to be reduced, which means considerable cost savings. In addition, the outflow cross-section for the circulating water can be reduced, which is why the diameter of the container jacket of the steam generator can be reduced, whereby an additional cost saving is given. It should also be pointed out that the risk of instability in the circulation system of the secondary medium and that in the steam generator according to the invention a greater increase in the secondary pressure is possible, as the curryunder, which increases with the secondary pressure, condenses.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |